JP2016038927A - Data storage device, data recording method of data storage device, data reproduction method of data storage device - Google Patents

Data storage device, data recording method of data storage device, data reproduction method of data storage device Download PDF

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村岡 裕明
Hiroaki Muraoka
裕明 村岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data storage device and the like, which can read recording data of a plurality of tracks with a single reproduction head simultaneously and decode the data with a high data transfer rate proportional to the number of the tracks.SOLUTION: The data storage device comprises: a recording head recording data on each of a plurality of tracks; a recording medium; a reproduction head having a width substantially equal to the sum of widths of the plurality of recording tracks; and a data processing part (reproduction data processing part) simultaneously reading data of the plurality of tracks from the reproduction head and processing an obtained signal. The record medium has a structure in which recording bit magnetization of the adjacent tracks for one bit is arranged with a phase shifted along a head movement direction by only a length that is shorter than a recording magnetization length for one bit equal to the shortest magnetization transition interval. The data processing part separates and decodes magnetization information data of each recording track and performs signal processing for achieving a high data transfer rate, based on a signal to which a magnetization signal of tracks read at a time by the reproduction head is added.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、データストレージ装置、データストレージ装置のデータ記録方法、データストレージ装置のデータ再生方法に関し、特に、ハードディスク装置や磁気テープ装置などのデジタルデータの記録再生に用いるデータストレージ装置、データストレージ装置のデータ記録再生方式などに関する。   The present invention relates to a data storage device, a data recording method for the data storage device, and a data reproducing method for the data storage device, and more particularly, to a data storage device used for recording and reproducing digital data such as a hard disk device and a magnetic tape device. It relates to data recording and playback methods.

これまでデータストレージ装置は、主として記録媒体上の単位面積当たりの記録ビット数である面記録密度の向上を性能規範として発展してきた。面記録密度は、ヘッド記録媒体走行方向の線密度とクロストラック方向の記録トラックの単位長さ当たりの密度であるトラック密度の積になる。これまで、線密度とトラック密度は両者とも概ね等しく増加し、互いにバランスのとれた進歩をしてきているが、近年にいたって、線密度の向上が技術的により難しくなってきており、記録トラック幅を狭めるトラック密度の向上の割合が増えている。   Up to now, data storage devices have been developed mainly by improving the surface recording density, which is the number of recording bits per unit area on the recording medium. The surface recording density is the product of the linear density in the traveling direction of the head recording medium and the track density which is the density per unit length of the recording track in the cross track direction. To date, both linear density and track density have increased approximately equally and have made balanced progress, but in recent years it has become technically more difficult to improve linear density and the recording track width The rate of improvement in track density is narrowing.

一方で、ハードディスク装置は、読み書きのデータ転送速度が高速であるほどデータ転送に要する時間が少なくて済むので、優れた性能を提供できる。
しかし、トラック密度に依存した面密度の向上では、ハードディスク装置として必要な記録容量は確保できるものの、データ転送速度が不十分な状況に陥る。これはハードディスク装置に限らず磁気テープ装置などにおいても同様の短所となる。
On the other hand, the hard disk drive can provide superior performance because the higher the data transfer speed for reading and writing, the less time is required for data transfer.
However, the improvement in the surface density depending on the track density can ensure the recording capacity required for the hard disk device, but the data transfer speed is insufficient. This is not only a hard disk device but also a magnetic tape device.

ところで、昨今のファイルサイズやデータ量の増大を背景にデータストレージ装置におけるデータ転送速度向上の要求は強い。記録される情報の巨大化のため、転送レートの向上がなければ情報アクセスに要する時間は長くなる一方であり、大量のデータを短時間で送受できる高速の記録再生、すなわちデータ転送の高速化が必須である。
データストレージ装置でのデータ転送速度は、線密度とヘッド媒体間相対速度の積で与えられるので、線密度は単に記録容量を増加させるだけでなく、データ転送の高速性を決める重要な性能因子である。特に、磁気ディスク装置においては、ヘッド媒体間相対速度は記録トラックの半径とディスク回転速度に比例するが、トラック径はディスクの大きさで決まり、ディスク回転数にも消費電力やディスク回転安定性の確保などから上限があって無暗に大きくすることができない。
しかし、この線密度の向上は、記録時の分解能制約やヘッドディスク間浮上量の短縮の限界、再生ヘッドの空間分解能の制約のために必ずしも容易に改善できないものである。
このため、近年では現状では改善がより容易なトラック密度を増加させて面記録密度を向上させる傾向にある。特に、記録時に記録ヘッドをトラック幅より狭い間隔で動かしてトラックの重ね書き記録を行うことで、広いトラック幅の記録ヘッドを用いて狭いトラック幅の記録を形成する瓦記録方式(Shingled magnetic recording)は高いトラック密度を得る典型的な手法である(例えば、非特許文献1参照)。
By the way, with the recent increase in file size and data amount, there is a strong demand for an improvement in data transfer speed in a data storage device. Due to the enormous amount of information recorded, the time required to access information will become longer unless the transfer rate is improved, and high-speed recording and playback that can send and receive large amounts of data in a short time, that is, faster data transfer It is essential.
Since the data transfer speed in a data storage device is given by the product of the linear density and the relative speed between head media, the linear density is not only an increase in recording capacity, but also an important performance factor that determines the speed of data transfer. is there. In particular, in a magnetic disk apparatus, the relative speed between head media is proportional to the radius of the recording track and the disk rotation speed, but the track diameter is determined by the size of the disk, and the power consumption and disk rotation stability are also affected by the disk rotation speed. There is an upper limit due to securing, etc., and it cannot be increased without darkness.
However, this improvement in the linear density cannot always be easily improved due to the resolution limitation at the time of recording, the limit of the flying height between the head disks, and the spatial resolution of the reproducing head.
For this reason, in recent years, there is a tendency to increase the surface recording density by increasing the track density which is easier to improve. In particular, shingled magnetic recording, which uses a wide track width recording head to create a narrow track width recording by moving the recording head at narrower intervals than the track width during recording. Is a typical method for obtaining a high track density (see Non-Patent Document 1, for example).

Roger Wood, Mason Williams, Aleksandar Kavcic, and Jim Miles、“The Feasibility of Magnetic Recording at 10 Terabits Per Square Inch on Conventional Media”、IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS、FEBRUARY 2009、VOL.45、NO2、p.917-923Roger Wood, Mason Williams, Aleksandar Kavcic, and Jim Miles, “The Feasibility of Magnetic Recording at 10 Terabits Per Square Inch on Conventional Media”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, FEBRUARY 2009, VOL.45, NO2, p.917-923 佐藤、村岡、中村、“多値パーシャルレスポンスによるマルチトラック一括再生方式”、日本応用磁気学会誌、supplement S2、1995、p.92-95Sato, Muraoka, Nakamura, “Multitrack Batch Playback Method Using Multilevel Partial Response”, Journal of Japan Society of Applied Magnetics, supplement S2, 1995, p.92-95 木川田、本多、大内、“隣接トラックに直交符号を用いた高トラック密度記録方式”、電子情報通信学会技術報告、1994、MR94-104Kikawada, Honda, Ouchi, “High-track density recording method using orthogonal codes for adjacent tracks”, IEICE Technical Report, 1994, MR94-104 Y.Maruko, K.Miura, H.Muraoka、“Study of simultaneous readback of two shingled tracks、“ICAUMS2012/36th Conference on Magnetics in Japan、4pA-4、p.248Y. Maruko, K. Miura, H. Muraoka, “Study of simultaneous readback of two shingled tracks,“ ICAUMS2012 / 36th Conference on Magnetics in Japan, 4pA-4, p.248 山本、三浦、青井、村岡、“シングル記録における隣接トラック重畳波形の線形性”、日本応用磁気学会誌、2011、第35巻、第5号、p.409-413Yamamoto, Miura, Aoi, Muraoka, “Linearity of adjacent track superposition waveform in single recording”, Journal of Japan Society of Applied Magnetics, 2011, Vol.35, No.5, p.409-413

しかしながら、非特許文献1に記載された技術は、高い面記録密度で記録する技術であり、高面記録密度に記録されたデータを高速に読み出してデータ転送速度を高速化する技術ではない。   However, the technique described in Non-Patent Document 1 is a technique for recording at a high surface recording density, and is not a technique for reading data recorded at a high surface recording density at a high speed to increase the data transfer speed.

本願発明者は、もし、複数のトラックを同時に再生することができれば、データ転送速度をトラック数に比例して高速化できると考えた。   The inventor of the present application has considered that if a plurality of tracks can be reproduced simultaneously, the data transfer rate can be increased in proportion to the number of tracks.

しかし、従来の技術においては、それぞれのトラックは独立して記録再生が行われ、同時に読み出すのは1つのトラックだけである。したがって、複数のトラックを同時に読み出すには、同時に再生できる複数の再生ヘッドが必要である。しかし、通常のトラック幅は数十ナノメートルと極めて狭く、再生ヘッドを近接して精度よく並べるのは容易ではない。
もし、単一の再生ヘッドを利用して複数のトラックの情報を一括再生してそれぞれを復号できれば、その再生ヘッドのトラック幅は概ね複数のディスクに記録されたトラック幅の和でよいので、極度に狭いトラック幅を形成する必要がなく再生ヘッドの作製上の利点もある。
However, in the prior art, each track is recorded and reproduced independently, and only one track is read out simultaneously. Therefore, in order to read out a plurality of tracks at the same time, a plurality of reproducing heads capable of reproducing simultaneously are required. However, the normal track width is extremely narrow, such as several tens of nanometers, and it is not easy to arrange read heads close to each other with high accuracy.
If a single playback head can be used to simultaneously reproduce and decode the information of multiple tracks, the track width of the playback head can be roughly the sum of the track widths recorded on multiple disks. It is not necessary to form a narrow track width, and there is an advantage in manufacturing a reproducing head.

しかし、例えば、単純に、幅の広い再生ヘッドを用いて、複数のトラックに記録されている磁化に応じたデータを同時に一括再生することでデータ転送レートを増加させようとした場合、この複数のトラックに記録されたデータ(情報)が、読出時に加算されてしまう。これはITI(Inter Track Interference)とも呼ばれる、トラック間の強いクロストークノイズが混入していることになるので、本来の目的のトラックの信号品質が大きく損なわれて、そのままでは各時刻で複数のトラックの情報を読み出して分離して復号することができない。
例えば、各トラックの記録磁化によるデータ(信号)は垂直磁気記録ではディスク面に上向きあるいは下向きの2通りになる+1または−1であり、幅広の再生ヘッドにより2つのトラックの記録磁化によるデータを同時に読みだして得られる加算信号は、+1+1=+2,+1−1=0,−1+1=0,−1−1=−2の4通りのいずれかである。このため、幅広の再生ヘッドにより2つのトラックの記録磁化を読み出して得られた加算信号が0(ゼロ)の場合、どちらのトラックが+1でどちらが−1かが区別できず、復号不能になる。
However, if, for example, simply using a wide reproducing head to simultaneously reproduce data corresponding to the magnetizations recorded on a plurality of tracks at the same time, the data transfer rate is increased. Data (information) recorded on the track is added at the time of reading. This means that strong crosstalk noise between tracks, also called ITI (Inter Track Interference), is mixed, so the signal quality of the original target track is greatly impaired, and multiple tracks at each time are left as they are. Cannot be read and separated and decoded.
For example, the data (signal) based on the recording magnetization of each track is +1 or −1 which is two directions upward or downward on the disk surface in the perpendicular magnetic recording, and the data based on the recording magnetization of the two tracks is simultaneously obtained by the wide reproducing head. The addition signal obtained by reading out is one of four types: + 1 + 1 = + 2, + 1−1 = 0, −1 + 1 = 0, and −1-1 = −2. For this reason, when the addition signal obtained by reading the recording magnetization of two tracks by the wide reproducing head is 0 (zero), it cannot be distinguished which track is +1 and which is −1, and decoding is impossible.

これまでに、1つの再生ヘッドで2つのトラックを同時に再生して復号するために、再生ヘッドの分解能では読み出せない、極めて高い線密度で+1と−1の磁化を交互に細かく形成して等価的なゼロ磁化レベルを導入する提案がなされている(例えば、非特許文献2参照)。
等価的なゼロ磁化の導入により1つのトラック当たりで3通りの磁化レベルを利用できれば、+1+1=2、+1+0=+1、0+0=0、−1+0=−1、−1−1=−2、の5通りの加算後の信号レベルの組合せが可能になるので、ここから4通りを選択する多値記録によって2トラック単一再生ヘッド同時再生で4通り以上の記録磁化の組合せを可能にし、2ビットのデータを記録できるようにしている。
しかし、通常の記録において極限まで高線密度化した状態で、等価ゼロ磁化のために再生ヘッド分解能を上回る更に高い線密度記録で等価的なゼロ磁化を形成することは困難で広く実現されるに至らなかった。また、ゼロ磁化からのノイズが大きく、復号時のSN比が劣化する問題もあった。すなわち、ゼロ磁化を実現するにはゼロ磁化のための交互記録の高線密度を基準にして本来の線密度をより低い線密度に下げる必要があり、転送レート増加の利点はなかった。
Up to now, since two tracks are simultaneously reproduced and decoded by one reproducing head, the +1 and -1 magnetizations are alternately finely formed with an extremely high linear density, which cannot be read with the reproducing head resolution, and equivalent. A proposal has been made to introduce a typical zero magnetization level (see Non-Patent Document 2, for example).
If three different magnetization levels can be used per track by introducing an equivalent zero magnetization, + 1 + 1 = 2, + 1 + 0 = + 1, 0 + 0 = 0, -1 + 0 = -1, and −1−1 = −2 Since the combination of the signal levels after the addition becomes possible, multi-value recording by selecting four ways from here enables the combination of four or more kinds of recording magnetizations in the simultaneous reproduction of the two-track single reproducing head, Data can be recorded.
However, it is difficult and widely realized to form equivalent zero magnetization with higher linear density recording exceeding the reproducing head resolution for equivalent zero magnetization in the state where the linear density is increased to the limit in normal recording. It did not come. There is also a problem that noise from zero magnetization is large and the SN ratio at the time of decoding deteriorates. That is, in order to realize zero magnetization, it is necessary to lower the original linear density to a lower linear density on the basis of the high linear density of alternating recording for zero magnetization, and there is no advantage in increasing the transfer rate.

また、直交符号を用いて記録磁化を形成すれば、読出し時に信号処理によって非目的トラックの情報を消すことができるので、2トラック単一再生ヘッド同時再生において、クロストークノイズを消して目的トラックのデータを分離復号する提案(例えば、非特許文献3参照)が知られている。しかし、この方法では、入力されたユーザデータ1ビットを記録するためにディスクでのビット磁化数が4ビット(ディスクに記録する符号で4シンボル)を要して符号化効率が劣る欠点があった。これは転送レートの面ではトラック当たり25%に低下することを意味しており、2トラック並列でも半分に低下してしまう実用上の欠点であった。   Also, if recording magnetization is formed using orthogonal codes, information on non-target tracks can be erased by signal processing at the time of reading. A proposal for separating and decoding data (for example, see Non-Patent Document 3) is known. However, this method has the disadvantage that the number of bit magnetizations on the disk requires 4 bits (4 symbols in the code recorded on the disk) in order to record 1 bit of input user data, resulting in poor encoding efficiency. . This means that the transfer rate is reduced to 25% per track, and this is a practical disadvantage that it is reduced to half even when two tracks are parallel.

以上、従来の磁気記録方式において複数トラックのデータを単一ヘッドで加算して読み出し、単一トラック記録再生と同等の線密度で、加算信号からそれぞれのトラックのデータを分離復号して転送レートをトラック数に比例して増加させた記録再生を行うことはできなかった。   As described above, in the conventional magnetic recording method, data of a plurality of tracks are added and read by a single head, and the data of each track is separated and decoded from the added signal at a linear density equivalent to that of single track recording / reproduction, thereby transferring the transfer rate. Recording / reproduction increased in proportion to the number of tracks could not be performed.

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、単一のヘッドで2つまたはそれ以上の複数のトラックに記録されているデータを同時に読み出して高速なデータ転送速度とし、且つ、データを高符号効率に復号すること、ディスクなどの記録媒体と再生ヘッドの相対速度を上げることなく、高速なデータ転送速度を実現すること、などを目的とする。   This invention makes it an example of a subject to cope with such a problem. That is, simultaneously reading data recorded on two or more tracks with a single head to obtain a high data transfer rate and decoding the data with high coding efficiency, a recording medium such as a disk The purpose is to realize a high data transfer speed without increasing the relative speed of the reproducing head.

複数のトラックを記録再生する際に、2つのトラックそれぞれの1ビット分の磁化領域に対して隣接するトラックの磁化転移位置をヘッド移動方向に沿って1ビットの半分の長さだけ位相をずらして記録し、1つの幅広再生ヘッドにより2つのトラックから同時に読み出す際の信号品質の検討(例えば、非特許文献4,非特許文献5参照)が行われており、単一の再生ヘッドの複数トラック読出しによってその信号の加算性(線形性)はほぼ失われないことが確認されている。これによれば、複数トラック同時再生信号を復号する際にその線形性を前提とした復号方法は有効である。   When recording and reproducing a plurality of tracks, the phase of the magnetization transition position of the adjacent track with respect to the magnetization area for 1 bit of each of the two tracks is shifted by half the length of 1 bit along the head moving direction. Signal quality when recording and reading simultaneously from two tracks by one wide reproducing head (for example, see Non-Patent Document 4 and Non-Patent Document 5) has been studied, and multiple tracks are read by a single reproducing head. Therefore, it is confirmed that the addability (linearity) of the signal is not almost lost. According to this, when decoding a multiple-track simultaneous reproduction signal, a decoding method based on the linearity is effective.

このような目的を達成するために、本発明によるデータストレージ装置は、一括再生の対象となる複数のトラックそれぞれに、いったん記録データを半導体バッファメモリ等にバッファしておいた後、各記録トラックにデータを適切に配分してこれを記録する手段を備え、前記記録媒体の隣接する2つまたはそれ以上のトラックに亘って配置された再生ヘッドと、前記記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録領域のデータを前記再生ヘッドにより同時に読み出して得られた加算信号を処理するデータ処理部と、を有し、前記記録媒体は、隣接するトラックの1ビット分の記録磁化がそれぞれヘッド移動方向に沿って1ビット分の記録領域の長さよりも小さい長さだけ位相をずらして配置された構造を有し、前記データ処理部は、前記記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録磁化のデータを一括再生する複数のトラック幅の和に概ね等しいトラック幅を有する再生ヘッドにより複数トラックを同時に読み出して得られた加算信号(再生信号)に基づいて前記記録トラック磁化のデータを復号する処理を行う処理部を有することを特徴とする。   In order to achieve such an object, the data storage device according to the present invention temporarily records the recording data in each of the plurality of tracks to be collectively reproduced, in a semiconductor buffer memory, etc. Means for appropriately allocating and recording data, comprising: a reproducing head arranged over two or more adjacent tracks of the recording medium; and two or more tracks of the recording medium A data processing unit for processing an addition signal obtained by simultaneously reading out data in the recording area by the reproducing head, and the recording medium has a recording magnetization for one bit of an adjacent track in the head moving direction. And having a structure in which the phase is shifted by a length smaller than the length of the recording area of 1 bit along the data processing unit, Addition signal (reproduction signal) obtained by simultaneously reading a plurality of tracks by a reproducing head having a track width substantially equal to the sum of the plurality of track widths for collectively reproducing the recording magnetization data of two or more tracks of the recording medium And a processing unit for performing a process of decoding the recording track magnetization data.

また、上記本発明のデータストレージ装置のデータ記録方法は、前記データストレージ装置の記録媒体に記録する二値データをいったん半導体バッファメモリ等に記憶し、その後予め規定された方法に基づいて複数のトラックに配分して、記録ヘッドにより各トラックの記録領域に書き込むことを特徴とする。入力データをいったん高速の半導体バッファメモリに記憶することは記録時の等価的なデータ転送速度を向上できる効果もある。   In the data storage method of the data storage device of the present invention, binary data to be recorded on the recording medium of the data storage device is temporarily stored in a semiconductor buffer memory or the like, and then a plurality of tracks are recorded based on a predetermined method. And writing to the recording area of each track by the recording head. Storing input data once in a high-speed semiconductor buffer memory also has the effect of improving the equivalent data transfer speed during recording.

また、上記本発明のデータストレージ装置のデータ再生方法は、データ処理部により、データストレージ装置の記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録磁化のデータを再生ヘッドにより同時に読み出して得られた加算信号から、前記記録磁化のデータを復号する処理を行うことを特徴とする。   In the data storage method of the data storage device of the present invention, the addition obtained by the data processing unit simultaneously reading the recording magnetization data of two or more tracks of the recording medium of the data storage device by the playback head. A process of decoding the recording magnetization data from the signal is performed.

本発明のデータストレージ装置は、単一の再生ヘッドで2つまたはそれ以上の複数のトラックに記録されているデータを同時に読み出すことで、ディスクなどの記録媒体とヘッドの相対速度を増加させることなく、高速なデータ転送速度で復号することができる。
また、本発明によれば、上記データストレージ装置のデータ記録方法、上記データストレージ装置のデータ再生方法を提供することができる。
The data storage apparatus according to the present invention reads out data recorded on two or more tracks simultaneously with a single reproducing head without increasing the relative speed between a recording medium such as a disk and the head. It can be decoded at a high data transfer rate.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a data recording method for the data storage device and a data reproduction method for the data storage device.

本発明に係るデータストレージ装置の一例を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows an example of the data storage apparatus which concerns on this invention. 本発明の第1実施例に係るデータストレージ装置の記録媒体上の複数の一括再生記録トラックと幅広再生ヘッドのその空間的な配置に関する一例を示す概念図。1 is a conceptual diagram showing an example of a spatial arrangement of a plurality of batch playback recording tracks and a wide playback head on a recording medium of a data storage device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例に係るデータストレージ装置における原理的な復号方法を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the principle decoding method in the data storage apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 3トラックを単一のヘッドにより読み出すデータストレージ装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the data storage apparatus which reads 3 tracks by a single head. 本発明の第2実施例に係るデータストレージ装置の動作を説明するための概念図、(a)はヘッドとトラックの一例を示す図、(b)は変換テーブルの一例を示す図。FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining an operation of a data storage device according to a second embodiment of the present invention, (a) is a diagram showing an example of a head and a track, and (b) is a diagram showing an example of a conversion table. 本発明の第3実施例に係るデータストレージ装置におけるトラック配置とクロック点の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of track arrangement | positioning and a clock point in the data storage apparatus concerning 3rd Example of this invention. 本発明の第3実施例に係るパーシャルレスポンス方式での等化器を通した後の再生パルスの一例を示す図。The figure which shows an example of the reproduction | regeneration pulse after passing through the equalizer by the partial response system which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第3実施例に係るデータストレージ装置のパーシャルレスポンス・最優復号(PRML)方式による復号に関する状態推移についての動作の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of the operation | movement about the state transition regarding the decoding by the partial response and the most favorable decoding (PRML) system of the data storage apparatus which concerns on 3rd Example of this invention. 2トラック一括再生におけるパーシャルレスポンス(121)チャネルの状態推移図。The partial response (121) channel state transition diagram in the two-track batch reproduction. パーシャルレスポンス(121)チャネルの状態推移を2トラック並列記録に適用した場合のトレリス線図。Partial response (121) Trellis diagram when channel state transition is applied to 2-track parallel recording. 連続ビットの再生時の信号に対して、2トラックの磁化信号を単一の広トラック再生ヘッドで一括再生して、パーシャルレスポンス・最尤復号方式で復号した一例を示す図。The figure which shows an example which reproduced the magnetization signal of 2 tracks collectively with the single wide track reproducing head with respect to the signal at the time of reproduction | regeneration of a continuous bit, and decoded by the partial response and maximum likelihood decoding system.

本発明の実施形態に係るデータストレージ装置は、データが記録されるディスクなどの記録媒体と、複数のトラックそれぞれにデータを記録する記録用データ処理部と、記録媒体に情報を書き込む記録ヘッドと、一括再生しようとする記録媒体の隣接する複数のトラックの幅の和と概ね等しいトラック幅の再生ヘッドと、記録媒体の複数のトラックの記録磁化を再生ヘッドにより同時に一括して読み出して得られたヘッド再生信号に基づいて、データを復号する処理を行うデータ処理部と、を有する。   A data storage device according to an embodiment of the present invention includes a recording medium such as a disk on which data is recorded, a recording data processing unit that records data on each of a plurality of tracks, a recording head that writes information on the recording medium, A reproducing head having a track width substantially equal to the sum of the widths of adjacent tracks of a recording medium to be collectively reproduced, and a head obtained by simultaneously reading the recording magnetization of the plurality of tracks of the recording medium simultaneously by the reproducing head And a data processing unit that performs a process of decoding data based on the reproduction signal.

詳細には、データストレージ装置は、記録時に、入力記録データを半導体バッファメモリなどにいったん記憶し、記録媒体の複数の隣接するトラックに復号方法に応じて適切に分割記録し、再生時に、幅広の再生ヘッドにより複数の隣接するトラックを並列して同時に一括再生することで等価的に高速のデータ転送速度を実現するものである。具体的には、データストレージ装置は、記録時に入力データを一時記憶する手段と適切な方法で複数トラックに分割記録する手段と、この複数のトラックのデータをトラック幅の広い再生ヘッドによって一括して同時に読み出す再生手段と、一括して読みだされた再生信号(加算信号)からデータを復号するデータ処理部を有する。   Specifically, the data storage device temporarily stores input recording data in a semiconductor buffer memory or the like at the time of recording, and appropriately divides and records the data on a plurality of adjacent tracks on the recording medium according to a decoding method. By reproducing a plurality of adjacent tracks in parallel at the same time by a reproducing head, an equivalently high data transfer rate is realized. Specifically, the data storage device collects the input data temporarily at the time of recording, the means for dividing and recording the data into a plurality of tracks by an appropriate method, and the data of the plurality of tracks by a reproducing head having a wide track width. Reproducing means for reading simultaneously and a data processing unit for decoding data from reproduced signals (addition signals) read in a lump.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。詳細には、例えば、ハードディスク装置や磁気テープ装置などの磁気記録媒体に対するデジタルデータの記録再生に用いるデータストレージ装置を説明する。また、データストレージ装置へのデータ記録方法、データストレージ装置のデータ再生方法などを説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, for example, a data storage device used for recording / reproducing digital data on a magnetic recording medium such as a hard disk device or a magnetic tape device will be described. Also, a data recording method for the data storage device, a data reproduction method for the data storage device, and the like will be described.

本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。   The embodiment of the present invention includes the contents shown in the drawings, but is not limited to this. In the following description of each drawing, parts that are common to the parts that have already been described are assigned the same reference numerals, and duplicate descriptions are partially omitted.

図1は本発明に係るデータストレージ装置10の一例を示す機能ブロック図である。
データストレージ装置10は、記録ヘッド1w(1)や再生ヘッド1r(1)などのヘッド1、記録媒体2、記録用データ処理部11、バッファメモリ12(記憶部)、エンコーダ・エラー訂正符号付加部13、ヘッドセレクタ回路14、スピンドルモータ18、駆動回路19、コントロール回路20、再生信号増幅部21、等化器22、再生用データ処理部23、デコーダ・エラー訂正部25、などを有する。なお、記録ヘッド1wを記録ヘッド1、再生ヘッド1rを再生ヘッド1とも表記する。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a data storage apparatus 10 according to the present invention.
The data storage device 10 includes a head 1 such as a recording head 1w (1) and a reproducing head 1r (1), a recording medium 2, a recording data processing unit 11, a buffer memory 12 (storage unit), and an encoder / error correction code adding unit. 13, a head selector circuit 14, a spindle motor 18, a drive circuit 19, a control circuit 20, a reproduction signal amplification unit 21, an equalizer 22, a reproduction data processing unit 23, a decoder / error correction unit 25, and the like. The recording head 1w is also referred to as a recording head 1, and the reproducing head 1r is also referred to as a reproducing head 1.

記録用データ処理部11は、例えば、コンピュータ8(PC)などから入力される二値データを、記録媒体2に記録するために、半導体メモリ等で構成されるバッファメモリ12にいったん複数のトラックに記録されるべきデータを格納した後、それを予め規定された方法に基づいて複数のトラックに適切に分配する処理を行って、各トラックに記録されるデータを生成する。生成されたデータはディスク回転に応じてトラックごとに順次記録媒体に磁化情報として記録される。
詳細には、記録用データ処理部11は、入力される二値データを各実施例に対応した記録方式で変換して、各トラックに記録されるデータを生成する。
For example, the recording data processing unit 11 records binary data input from a computer 8 (PC) or the like on a recording medium 2 in a buffer memory 12 composed of a semiconductor memory or the like once on a plurality of tracks. After storing data to be recorded, a process of appropriately distributing the data to a plurality of tracks based on a predetermined method is performed to generate data to be recorded on each track. The generated data is sequentially recorded as magnetization information on the recording medium for each track according to the disk rotation.
Specifically, the recording data processing unit 11 converts the input binary data by a recording method corresponding to each embodiment, and generates data to be recorded on each track.

エンコーダ・エラー訂正符号付加部13は、記録用データ処理部11から出力されたデータに対して、磁気記録等のために必要なラン長制限等の符号化を行い、エラー訂正処理のためのパリティビットの付加等、所定の記録前の符号化処理を施す。   The encoder / error correction code adding unit 13 encodes the data output from the recording data processing unit 11 such as run length restriction necessary for magnetic recording and the like, and performs parity for error correction processing. Predetermined encoding processing such as bit addition is performed.

ヘッドセレクタ回路14は、複数ある記録ヘッドや再生ヘッドを選択するもので、エンコーダ・エラー訂正符号付加部13から出力された信号を記録ヘッド1w(1)に出力する。なお、記録ヘッド1w(1)には記録符号に応じた記録電流が印加されるが、ここではその記録電流印加回路は省略されている。また、ヘッドセレクタ回路14は、データをディスクから読み取る際には適切な再生ヘッドを選択してその再生信号を再生信号増幅部21に出力する。   The head selector circuit 14 selects a plurality of recording heads and reproducing heads, and outputs the signal output from the encoder / error correction code adding unit 13 to the recording head 1w (1). A recording current corresponding to the recording code is applied to the recording head 1w (1), but the recording current application circuit is omitted here. The head selector circuit 14 selects an appropriate reproducing head when reading data from the disk, and outputs the reproduction signal to the reproduction signal amplifying unit 21.

スピンドルモータ18は、例えば、ディスクなどの記録媒体2を回転させる。また、ヘッドアクチュエータは駆動回路19からの駆動信号に基づいてヘッドを特定のトラック位置に移動させた後、高精度に目標トラック上に再生ヘッドを追従させる。   The spindle motor 18 rotates the recording medium 2 such as a disk, for example. The head actuator moves the head to a specific track position based on the drive signal from the drive circuit 19, and then causes the reproducing head to follow the target track with high accuracy.

駆動回路19は、コントロール回路20の制御により、ヘッドアクチュエータやスピンドルモータ18に駆動信号を出力する。   The drive circuit 19 outputs a drive signal to the head actuator and the spindle motor 18 under the control of the control circuit 20.

制御部としてのコントロール回路20は、データストレージ装置10の各構成要素、コントロール回路20は、記録用データ処理部11、再生用データ処理部23などを統括的に制御する。   The control circuit 20 as a control unit controls each component of the data storage device 10, and the control circuit 20 controls the recording data processing unit 11, the reproduction data processing unit 23, and the like.

再生信号増幅部21は、自動利得制御回路(AGC)や、可変利得増幅器(VGA)などの増幅器であり、再生ヘッド1r(1)から出力された信号を増幅して出力する。   The reproduction signal amplifier 21 is an amplifier such as an automatic gain control circuit (AGC) or a variable gain amplifier (VGA), and amplifies and outputs the signal output from the reproduction head 1r (1).

等化器22は、フィルタやイコライザーなどから成り、再生信号増幅部21からの信号からノイズなどの不要な成分を除去して出力する。また、等化器22は、後述のパーシャルレスポンス方式において、ヘッド再生信号を所定の波形を有するアナログ信号波形に等化する役割を持つ。   The equalizer 22 includes a filter, an equalizer, and the like, and removes unnecessary components such as noise from the signal from the reproduction signal amplification unit 21 and outputs the result. Further, the equalizer 22 has a role of equalizing the head reproduction signal into an analog signal waveform having a predetermined waveform in a partial response method described later.

再生用データ処理部23は、記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの磁化を再生ヘッド1r(1)により同時一括読み出しで得られた加算信号と、記録領域のデータを特定する特定の方法によって、複数記録トラックの磁化データを復号する処理を行う。再生用データ処理部23の詳細な動作などに関して後述する。   The reproduction data processing unit 23 uses the addition signal obtained by simultaneous batch reading of the magnetization of two or more tracks of the recording medium by the reproduction head 1r (1) and a specific method for specifying the data in the recording area. Then, a process of decoding the magnetization data of a plurality of recording tracks is performed. The detailed operation of the reproduction data processing unit 23 will be described later.

デコーダ・エラー訂正部25は、エンコーダ・エラー訂正符号付加部13の逆の機能を有し、磁気記録用符号からNRZなどの通常の二値情報に変換する。デコーダ・エラー訂正部25は、再生用データ処理部23からのデータに所定の誤り訂正処理なども施して出力する。   The decoder / error correction unit 25 has a function reverse to that of the encoder / error correction code adding unit 13 and converts the magnetic recording code into normal binary information such as NRZ. The decoder / error correction unit 25 performs a predetermined error correction process on the data from the reproduction data processing unit 23 and outputs the data.

デコーダ・エラー訂正部25からのデータは、コンピュータ9(PC)などに出力される。   Data from the decoder / error correction unit 25 is output to a computer 9 (PC) or the like.

例えば、コントロール回路20が、記録用データ処理部11、バッファメモリ12、エンコーダ・エラー訂正符号付加部13、ヘッドセレクタ回路14,駆動回路19などを制御して、記録ヘッド1w(1)により記録媒体2にデータを記録する。   For example, the control circuit 20 controls the recording data processing unit 11, the buffer memory 12, the encoder / error correction code adding unit 13, the head selector circuit 14, the drive circuit 19, and the like, and the recording head 1 w (1) controls the recording medium. Record data in 2.

また、例えば、コントロール回路20が、ヘッドセレクタ回路14、再生信号増幅部21、等化器22、再生用データ処理部23、デコーダ・エラー訂正部25などを制御して、再生ヘッド1r(1)により記録媒体2からデータを読み出して再生しデータを復号する。   Further, for example, the control circuit 20 controls the head selector circuit 14, the reproduction signal amplification unit 21, the equalizer 22, the reproduction data processing unit 23, the decoder / error correction unit 25, and the like, thereby reproducing the reproduction head 1 r (1). Thus, the data is read from the recording medium 2 and reproduced to decode the data.

<第1実施例(再帰的復号)>
図2は本発明の第1実施例に係るデータストレージ装置10の記録媒体上の複数の一括再生記録トラックと幅広再生ヘッドのその空間的な配置に関する一例を示す概念図である。
<First embodiment (recursive decoding)>
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the spatial arrangement of a plurality of batch reproduction recording tracks and a wide reproduction head on the recording medium of the data storage apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.

記録媒体2は、磁気ディスクなどであってもよいし、磁気テープなどであってもよい。記録媒体2は、垂直記録方式であってもよいし、水平磁気記録方式であってもよい。本実施形態では、垂直記録方式を採用する。この場合、記録領域は、磁化膜(磁性体)に対して垂直に上向き又は下向きに磁化することで、二値データをビットに対応付けて記録可能である。   The recording medium 2 may be a magnetic disk or the like, or a magnetic tape. The recording medium 2 may be a vertical recording system or a horizontal magnetic recording system. In this embodiment, a perpendicular recording method is adopted. In this case, binary data can be recorded in association with bits by magnetizing the recording area vertically upward or downward with respect to the magnetic film (magnetic material).

記録媒体2においては、トラック1とトラック2の複数のトラック、それぞれにデータに応じて磁化として記録される。詳細には、同図では、トラック1は時系列にA1,A3,A5の記録磁化ビット(磁化ビット)、トラック2にはA0,A2,A4,A6の記録磁化ビットが示されている。それぞれの磁化のヘッド走行方向(同図横方向)の磁化の長さがビット長であり、ビット磁化ごとの磁化転移間の距離にも等しい。従って、線密度は単位長さ当たりに入る記録磁化の個数に相当する。なお、記録トラック幅は同図奥行き方向の記録磁化の幅に相当している。同図では再生ヘッド1のトラック幅は記録トラック幅の2倍に概ね等しい。 In the recording medium 2, a plurality of tracks 1 and 2 are recorded as magnetization according to data. Specifically, in FIG. 3 , track 1 is recorded magnetization bits (magnetization bits) of A 1 , A 3 , A 5 in time series, and track 2 is recorded magnetization bits of A 0 , A 2 , A 4 , A 6. It is shown. The magnetization length of each magnetization in the head running direction (the horizontal direction in the figure) is the bit length, and is equal to the distance between the magnetization transitions for each bit magnetization. Therefore, the linear density corresponds to the number of recorded magnetizations entering per unit length. The recording track width corresponds to the recording magnetization width in the depth direction of FIG. In the figure, the track width of the reproducing head 1 is approximately equal to twice the recording track width.

本発明において、相隣接する記録トラックにおいて、磁化ビットの位相がずれていることを前提とする。たとえば、隣接する記録トラックの磁化ビットA1とA2、あるいはA2とA3を比べると、その1ビットの記録磁化の中央位置は互い違いである。信号としてみると、位相が半ビット長だけ異なっている。A0とA1の境界である磁化転移は隣接するトラックの磁化ビットA1のビット中央に相当する。すなわち、記録磁化ビット3がそれぞれヘッド移動方向に沿って1ビット分の記録磁化ビット3のビット長よりも小さい長さだけ位相をずらして配置された構造を有する。 In the present invention, it is assumed that the magnetization bits are out of phase in adjacent recording tracks. For example, when the magnetization bits A 1 and A 2 or A 2 and A 3 of adjacent recording tracks are compared, the center positions of the 1-bit recording magnetizations are staggered. When viewed as a signal, the phase differs by a half bit length. The magnetization transition that is the boundary between A 0 and A 1 corresponds to the bit center of the magnetization bit A 1 of the adjacent track. That is, each of the recording magnetization bits 3 has a structure in which the phase is shifted by a length smaller than the bit length of the recording magnetization bit 3 for one bit along the head moving direction.

再生ヘッド1は、幅広に形成されており、詳細には、記録媒体2の隣接する2つまたはそれ以上のトラックの幅と概ね等しいトラック幅に形成されている。本実施形態では、再生ヘッド1は、記録媒体2の2つまたはそれ以上のトラックに亘って配置され、2つまたはそれ以上のトラックの記録磁化ビットのデータを同時に読み出すことができるように構成されている。詳細には、図2に示した例では、ヘッド1が図右方向に移動し、または、記録媒体2が図左方向に移動して、ヘッド1が2つの隣接するトラック(トラック1、トラック2)を同時に読み出して、加算信号(再生信号)を出力する。
データの読出し点は図2のX1、X2、X3、・・・で示すように、各1ビット磁化の前半分と後ろ半分の中間点で2回ほど再生ヘッド1の出力信号を検出できるクロック位置としている。たとえば、A1に対してはX1とX2の時刻で2回出力を読み出すことになる。具体的には、加算信号X1はA0とA1のデータの加算値、加算信号X2はA1とA2のデータの加算値、加算信号X3はA2とA3のデータの加算値、加算信号X4はA3とA4のデータの加算値、加算信号X5はA4とA5のデータの加算値、加算信号X6はA5とA6のデータの加算値、・・・である。
The reproducing head 1 is formed to have a wide width. Specifically, the reproducing head 1 has a track width substantially equal to the width of two or more adjacent tracks on the recording medium 2. In the present embodiment, the reproducing head 1 is arranged over two or more tracks of the recording medium 2 and is configured to be able to simultaneously read data of recording magnetization bits of two or more tracks. ing. Specifically, in the example shown in FIG. 2, the head 1 moves in the right direction in the figure, or the recording medium 2 moves in the left direction in the figure, so that the head 1 has two adjacent tracks (track 1, track 2). ) At the same time and outputs an addition signal (reproduction signal).
As shown by X 1 , X 2 , X 3 ,... In FIG. 2, the data read point detects the output signal of the read head 1 twice at the midpoint between the front half and the back half of each 1-bit magnetization. Clock position that can be. For example, for A 1 , the output is read twice at times X 1 and X 2 . Specifically, the addition signal X 1 is the addition value of the data of A 0 and A 1 , the addition signal X 2 is the addition value of the data of A 1 and A 2 , and the addition signal X 3 is the data of the data of A 2 and A 3 . The addition value, the addition signal X 4 is the addition value of the data of A 3 and A 4 , the addition signal X 5 is the addition value of the data of A 4 and A 5 , and the addition signal X 6 is the addition value of the data of A 5 and A 6 ....

データ処理部は、記録媒体2の2つまたはそれ以上のトラックの記録磁化ビットのデータを、再生ヘッド1により同時に読み出して得られた加算信号を処理してデータを復号する。   The data processing unit decodes the data by processing the addition signal obtained by simultaneously reading the recording magnetization bit data of two or more tracks of the recording medium 2 by the reproducing head 1.

図3は本発明の第1実施例に係るデータストレージ装置における原理的な復号方法を説明するための概念図である。
次に、図3や上述した図面を参照しながら、第1実施例を説明する。第1実施例では、1ビット磁化情報を2回のサンプリングによって検出し、1ビット前の情報を再帰的に用いて復号する。詳細には、本実施例では、データ処理部は、再生ヘッド1が記録媒体2に対して再生ヘッド移動方向に少なくとも1ビット分の記録磁化の長さだけ移動した場合、ヘッド1から得られた2回のヘッド再生信号に対して先行するヘッド再生信号を利用して2回目のサンプリングで得られたヘッド再生信号を再帰的に復号する処理部を有する。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a principle decoding method in the data storage apparatus according to the first embodiment of the present invention.
Next, the first embodiment will be described with reference to FIG. 3 and the above-described drawings. In the first embodiment, 1-bit magnetization information is detected by sampling twice, and decoding is performed recursively using 1-bit previous information. Specifically, in this embodiment, the data processing unit is obtained from the head 1 when the reproducing head 1 moves by at least one bit of the recording magnetization length in the reproducing head moving direction with respect to the recording medium 2. A processing unit that recursively decodes the head reproduction signal obtained by the second sampling using the head reproduction signal preceding the two head reproduction signals.

記録時には、一連の二値入力データa(k)(kは時刻順のビット番号を示す)を交互に複数のトラックに分配して記録する。ここで、二値要素は磁気記録の記録磁化がディスク面に上向きか下向きかによって再生ヘッドが検出する再生磁束の向きが変わるので、これに対応させて+1と−1から成るとする。添え字は各データ要素の時刻を表す。 At the time of recording, a series of binary input data a (k) (k indicates a bit number in time order) are alternately distributed and recorded on a plurality of tracks. Here, since the direction of the reproducing magnetic flux detected by the reproducing head changes depending on whether the recording magnetization of the magnetic recording is upward or downward on the disk surface, the binary element is assumed to be composed of +1 and −1. The subscript represents the time of each data element.

入力データを分割数N=2、すなわち2つのトラックに分割して並列記録する。詳細には、各トラックに対応して、記録媒体2への記録用データb1(k)、b2(k)を生成する。このときに図3に示すように、トラック2の1ビット目のデータb2(1)は二値入力データaの初期値を−1とし、次のビットである入力データa(2)=−1をトラック1のデータb1(1)として記録する。
次の入力データa(3)=+1は、データb2(2)、すなわち、トラック2の2番目のビットとして記録する。同様に、a(4)=−1はb1(2)にトラック1の2番目のビットとして記録する。
以降、トラック1とトラック2に互い違いに順次入力データを割り振り、ディスクの1周目でトラック1をa(2),a(4),・・・と連続して記録し、次の1周でa(1),a(3),・・・とトラックごとに記録を行う。
The input data is divided into N = 2, that is, divided into two tracks and recorded in parallel. Specifically, data b 1 (k) and b 2 (k) for recording on the recording medium 2 are generated corresponding to each track. At this time, as shown in FIG. 3, the first bit data b 2 (1) of the track 2 has the initial value of the binary input data a set to −1, and the input data a (2) = − which is the next bit. 1 is recorded as data b 1 (1) of track 1.
The next input data a (3) = + 1 is recorded as data b 2 (2) , that is, the second bit of track 2. Similarly, a (4) = −1 is recorded as the second bit of track 1 in b1 (2) .
After that, input data is allocated to track 1 and track 2 alternately, and track 1 is continuously recorded as a (2) , a (4) ,... Recording is performed for each track, a (1) , a (3) ,.

再生過程では、トラック1とトラック2の両記録磁化ビットを一括して読み込むトラック幅の広い再生ヘッド1により両トラックを加算した信号が再生される。   In the reproduction process, a signal obtained by adding both tracks is reproduced by the reproducing head 1 having a wide track width for reading both recording magnetization bits of the track 1 and the track 2 at a time.

例えば、比較例(従来例)では、トラック1に+1、トラック2に−1が記録された場合と、その逆のトラック1に−1、トラック2に+1が記録された場合とでは、どちらも加算信号の値は0になり、復号不能となる。   For example, in the comparative example (conventional example), +1 is recorded on track 1 and -1 is recorded on track 2, and -1 is recorded on track 1 and vice versa. The value of the addition signal is 0, and decoding is impossible.

本発明の第1実施例では、各トラックの各記録磁化ビット当たり2回のオーバーサンプリングをしている。このため、各トラックで同一の記録領域(ビットセル)内では同じデータが連続して記録されている。この性質を使って、加算信号から既知のビットを引くことでデータを求めることが可能になる。   In the first embodiment of the present invention, oversampling is performed twice for each recording magnetization bit of each track. Therefore, the same data is continuously recorded in the same recording area (bit cell) in each track. Using this property, data can be obtained by subtracting a known bit from the addition signal.

例えば、加算信号c(k)、k=2の場合を説明する(図3の点線で囲まれた範囲)。この場合、トラック1ではデータが−1、トラック2ではデータが+1であるので、ヘッド1から加算信号として0が出力される。
1ビット前に遡ると同じ記録領域(ビットセル)のデータb1(1)の値は−1であることが1クロック前の復号時、すなわちk=1の時刻に既知になっている。このデータを再帰的に2クロック目のk=2での復号に用いてトラック1のデータb1(2)の値が−1であり、再生ヘッド1からの加算信号の値が0であることから、加算信号のc(2)=0からトラック1のビット磁化−1を減算することで、トラック2のデータb2(2)の値が+1であると復号できる。
For example, a case where the addition signal c (k) and k = 2 will be described (a range surrounded by a dotted line in FIG. 3). In this case, since data is -1 in track 1 and data is +1 in track 2, 0 is output from head 1 as an addition signal.
It is known that the value of the data b 1 (1) of the same recording area (bit cell) is −1 at the time of decoding one clock before, that is, at the time of k = 1, going back one bit. Using this data recursively for decoding at the second clock with k = 2, the value of the data b 1 (2) of track 1 is −1 and the value of the addition signal from the reproducing head 1 is 0. Thus, by subtracting the bit magnetization −1 of track 1 from the added signal c (2) = 0, it can be decoded that the value of the data b 2 (2) of track 2 is +1.

すなわち、本実施例では、データ処理部は、再生ヘッド1が記録媒体2に対してヘッド移動方向に半ビット長分の記録磁化の長さだけ移動した場合、再生ヘッド1で得られた二つの加算信号に基づいて、一方のトラックの加算信号での値を再帰的に等しいと置いて他方トラックの信号を求めることで、記録領域に記録されたデータを再帰的に復号するので、簡単な構成により、クロストークノイズ(トラック間干渉)を推定して差し引くことで2つのトラックのデータを復号することができる。
また、本実施例では、記録媒体の複数のトラックの記録領域のデータを単一の再生ヘッド1により同時並列に読み出して得られた加算信号に基づいてデータを復号するので、2トラックのデータが同時並列に出力され2倍速の高速データ転送速度となる。
That is, in this embodiment, when the reproducing head 1 is moved by the recording magnetization length corresponding to a half bit length in the head moving direction with respect to the recording medium 2, the data processing unit 2 Based on the addition signal, the value of the addition signal of one track is set recursively equal to obtain the signal of the other track, so that the data recorded in the recording area is recursively decoded, so a simple configuration Thus, the data of two tracks can be decoded by estimating and subtracting crosstalk noise (inter-track interference).
Further, in this embodiment, since data in the recording areas of a plurality of tracks of the recording medium is decoded based on the addition signal obtained by reading the data from the single reproducing head 1 in parallel at the same time, the data of two tracks is obtained. The data is output simultaneously in parallel and has a double data rate.

なお、ここでは2トラックで例示したが、3トラック以上のNトラック並列時においても、記録時の隣接トラックの記録磁化ビットの位相差を磁化ビット長の1/Nにするとともに、再生時には1ビット内をN回のオーバーサンプリングで信号検出を行うことで、データ転送レートをN倍化できる。復号時においてオーバーサンプリングした1ビット磁化が等しい値であることを利用して再帰的に演算を行うことで、Nトラックでもクロックごとに未知のトラック磁化は1つだけにすることができ復号可能となる。   Here, two tracks are exemplified, but even when N tracks of three or more tracks are parallel, the phase difference of the recording magnetization bits of the adjacent tracks at the time of recording is set to 1 / N of the magnetization bit length and 1 bit at the time of reproduction. The data transfer rate can be increased N times by detecting the signal by N times oversampling. By performing a recursive operation using the fact that the 1-bit magnetization oversampled at the time of decoding is the same value, even with N tracks, only one unknown track magnetization can be obtained for each clock. Become.

図4は3トラックを単一のヘッドにより読み出すデータストレージ装置の一例を示す図である。
図4に示したように、記録媒体2に記録された複数のトラックのうち、3つのトラックを単一のヘッドにより読み出すように、データストレージ装置を構成してもよい。
この場合、記録媒体2は、隣接するトラックの1ビット分の記録領域がそれぞれヘッド移動方向に沿って1ビット分の記録領域の長さの1/3だけ位相をずらして配置された構造を有する。
また、第1実施例、第2実施例(後述)、第3実施例(後述)のように、データを記録媒体の各トラックにそれぞれ記録し、単一のヘッドにて3つのトラックを同時に読み出すことで、高速なデータ転送速度となる。
なお、4トラック以上の場合にも同様に拡張することができる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a data storage apparatus that reads out three tracks by a single head.
As shown in FIG. 4, the data storage device may be configured so that three tracks among a plurality of tracks recorded on the recording medium 2 are read by a single head.
In this case, the recording medium 2 has a structure in which recording areas for 1 bit of adjacent tracks are respectively shifted in phase by 1/3 of the length of the recording area for 1 bit along the head moving direction. .
Further, as in the first embodiment, the second embodiment (described later), and the third embodiment (described later), data is recorded on each track of the recording medium, and three tracks are simultaneously read by a single head. As a result, the data transfer speed becomes high.
Note that the expansion can be similarly performed in the case of four or more tracks.

<第2実施例(プリコーダ(事前符号器)を用いた復号)>
図5は本発明の第2実施例に係るデータストレージ装置の動作を説明するための概念図である。詳細には、図5(a)はヘッド1とトラックの一例を示す図であり、図5(b)は変換テーブルの一例を示す図である。
<Second Embodiment (Decoding Using Precoder (Precoder))>
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the operation of the data storage apparatus according to the second embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 5A is a diagram illustrating an example of the head 1 and a track, and FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a conversion table.

上述した第1実施例の再帰的な復号方法では、復号ビットを用いて次のビットの復号を行うため、もし、エラーが生じると次のビットの復号も誤るため、次々と誤り伝搬する可能性がある。たとえば、図3において、b1(1)を雑音混入のために+1と間違えると、c(2)の復号時に加算信号0から差し引く値が正しい−1ではなく間違った+1となるので復号されるb2(2)は−1とエラーになる。この結果、次のb1(3)についても引き続いてエラーが伝搬する。 In the recursive decoding method of the first embodiment described above, the next bit is decoded using the decoded bit. If an error occurs, the next bit is also erroneously decoded. There is. For example, in FIG. 3, if b 1 (1) is mistaken for +1 due to noise mixing, the value to be subtracted from the addition signal 0 at the time of decoding of c (2) is not correct -1, but is incorrect +1, and is decoded. b 2 (2) results in an error of -1. As a result, the error continues to propagate for the next b 1 (3) .

これを改善するために、第2実施例では、複数のトラックにデータを互い違いに記録する際に、予めプリコーダ(事前符号器)でデータを符号化しておき、クロックごとの加算信号自体が復号すべきデータに一致するよう記録に先だって入力データを適切なプリコーダにより演算したデータを、記録媒体の各トラックに第1実施例と同様に位相をずらして記録する。
そして、再生ヘッドによる読み出し時に、複数トラックから幅広の再生ヘッドからの加算信号を、変換テーブルに基づいて、データを復号する処理を行う。
In order to improve this, in the second embodiment, when data is alternately recorded on a plurality of tracks, the data is encoded in advance by a precoder (pre-encoder), and the addition signal for each clock is decoded. Prior to recording, the data obtained by calculating the input data by an appropriate precoder so as to coincide with the power data is recorded on each track of the recording medium with the phase shifted as in the first embodiment.
Then, at the time of reading by the reproducing head, a process of decoding data based on the conversion signal from the addition signal from the reproducing head having a wide width from a plurality of tracks is performed.

一例として、図5に示すように、2トラックのビット磁化がいずれも+1であり再生ヘッドによる加算信号が+2になる場合、並びに2トラックビット磁化がいずれも−1で再生ヘッド出力が−2になる場合の復号データは+1であるとし、2トラックのいずれかのビット磁化が+1で他方トラックのビット磁化が−1だった場合には−1と復号することにしておく。ここで変換テーブルは、再生ヘッドからの加算信号に対応させて出力データを出力するために用いる。   As an example, as shown in FIG. 5, when the bit magnetization of two tracks is +1 and the addition signal by the reproducing head is +2, both the two-track bit magnetization is −1 and the reproducing head output is −2. In this case, it is assumed that the decoded data is +1, and when the bit magnetization of one of the two tracks is +1 and the bit magnetization of the other track is −1, it is decoded as −1. Here, the conversion table is used for outputting output data in correspondence with the addition signal from the reproducing head.

第2実施例では、記録用データ処理部11は、データストレージ装置10の記録媒体2に記録する二値データを、予め規定された変換テーブルに整合するように複数のトラックに配分する各データをプリコーダ(事前符号化)を利用して記録用データ処理部により生成し、記録ヘッド1w(1)により各トラックに磁化情報を書き込む。   In the second embodiment, the recording data processing unit 11 distributes the binary data to be recorded on the recording medium 2 of the data storage device 10 to a plurality of tracks so as to match a predetermined conversion table. It is generated by a recording data processing unit using a precoder (pre-encoding), and magnetization information is written to each track by the recording head 1w (1).

第2実施例では、再生用データ処理部23は、再生ヘッドにより得られた加算信号と、加算信号をデータに変換する変換テーブルとに基づいて、データを復号する処理を行う処理部を有する。   In the second embodiment, the reproduction data processing unit 23 includes a processing unit that performs a process of decoding data based on the addition signal obtained by the reproduction head and a conversion table for converting the addition signal into data.

次に、具体的に説明する。
図5(a)に示したように、トラック2の初期値をc(1)=−1とすると、1番目の入力データa(1)が−1であるので、トラック1の最初のデータb(1)は、トラック1のc(1)とトラック2のb(1)の和である再生ヘッドからの加算信号は変換テーブルから−1となる値である0になればよいから、トラック1のb(1)は予めプリコーダによって+1としておく。
次のビットは、トラック1については同じビットセルのb(2)=+1のままであり、これにトラック2を加算した再生ヘッド出力が−1となるようにトラック2のビット磁化はc(2)を−1にして記録すればよい。
以降、3ビット目はトラック2のビット磁化は同じくc(3)=が−1のビットセルなので、復号出力が+1になるためには、トラック1のb(3)は−1とする。
Next, a specific description will be given.
As shown in FIG. 5A, when the initial value of track 2 is c (1) = −1, the first input data a (1) is −1. In (1) , the sum signal from the reproducing head, which is the sum of c (1) of track 1 and b (1) of track 2, should be 0, which is a value that is −1 from the conversion table. B (1) is previously set to +1 by the precoder.
The next bit remains the same bit cell b (2) = + 1 for track 1, and the bit magnetization of track 2 is c (2) so that the reproduction head output obtained by adding track 2 to this becomes -1. May be set to -1.
Since the bit magnetization of track 2 is also a bit cell whose c (3) = is −1 in the third bit, b (3) of track 1 is −1 in order for the decoded output to be +1.

このように、第2実施例では、再生用データ処理部23は、ヘッド1により得られた加算信号から復号データを得る変換テーブルに基づいて、データをクロックごとに復号する。したがって、本第2実施例では前時刻での復号データを再帰的に利用する必要がなく、あるクロック時刻における2トラックの加算信号だけによって復号が可能であるので、誤り伝搬がない利点がある。   Thus, in the second embodiment, the reproduction data processing unit 23 decodes data for each clock based on the conversion table for obtaining decoded data from the added signal obtained by the head 1. Therefore, in the second embodiment, it is not necessary to recursively use the decoded data at the previous time, and decoding can be performed only with the addition signal of two tracks at a certain clock time, and thus there is an advantage that there is no error propagation.

<第3実施例(パーシャルレスポンス・最尤復号方式の復号)>
第3実施例では、パーシャルレスポンス・最尤復号(PRML(Partial Response signaling with Maximum Likelihood detection))を、本発明に係るマルチトラック同時再生方式のデータストレージ装置に用いる。
<Third embodiment (partial response / maximum likelihood decoding)>
In the third embodiment, partial response / maximum likelihood decoding (PRML) is used in the data storage apparatus of the multitrack simultaneous reproduction system according to the present invention.

図6は本発明の第3実施例に係るデータストレージ装置におけるトラック配置とクロック点の一例を示す概念図である。記録時には、入力データを第1実施例や第2実施例と同様に半ビット長ずらして、記録媒体2の隣接トラックに互い違いに割り振って記録していく。
典型的にはエンコーダ出力ビットを単にA0、A1、A2、A3、・・・と複数のトラックに交互に割り振ることで良い。また、再生時のデータ検出のクロック点は第1実施例や第2実施例とは異なって、1ビット磁化に対してその中央位置のr1、r2、・・・、ri-1、ri、ri+1、であり、再生信号のサンプリングは1ビット磁化について中央で1回だけとする。ここで記録磁化ビットは互い違いに配置されているので、片側のビット磁化中央にクロック点がある場合は他方のトラックのビット磁化はその境界の磁化転移位置に相当している。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of track arrangement and clock points in the data storage apparatus according to the third embodiment of the present invention. At the time of recording, the input data is shifted by a half bit length in the same manner as in the first and second embodiments, and is alternately allocated to the adjacent tracks of the recording medium 2 for recording.
Typically, the encoder output bits may simply be assigned alternately to A 0 , A 1 , A 2 , A 3 ,. The clock point data detection at the time of reproduction is different from the first and second embodiments, r 1 of the central position with respect to 1 bit magnetization, r 2, · · ·, r i-1, r i , r i + 1 , and the reproduction signal is sampled only once at the center for 1-bit magnetization. Here, since the recording magnetization bits are arranged alternately, when there is a clock point at the center of bit magnetization on one side, the bit magnetization of the other track corresponds to the magnetization transition position at the boundary.

2トラック並列記録においては、従来のパーシャルレスポンス記録方式に比べて、クロック間隔に対する記録磁化ビットのビット長を長くできる。たとえば、2トラック並列記録においてはそれぞれのトラックの記録磁化のビット長は信号をサンプリングするクロック間隔2つ分に広げることができる。これは転送レートを決めるクロック間隔を狭く設定しておきながら、記録磁化ビット長自体は過度に高い記録分解能を要しない長いビット長として良い利点を意味する。   In the two-track parallel recording, the bit length of the recording magnetization bit with respect to the clock interval can be increased as compared with the conventional partial response recording method. For example, in 2-track parallel recording, the bit length of the recording magnetization of each track can be extended to two clock intervals for sampling a signal. This means that the recording magnetization bit length itself can be a long bit length that does not require an excessively high recording resolution while the clock interval for determining the transfer rate is set narrow.

図7は本発明の第3実施例に係るパーシャルレスポンス方式での等化器を通した後の再生パルスの一例を示す図である。ここでは垂直記録のパーシャルレスポンスとして、入力1に対して(1,2,1)の応答になる積分型のPR(121)チャネルで示すが、PR(1331)など他のクラスのPRチャネルでも同様の効果が得られるものである。この波形は従来通りsinc関数やそれに準じるパルスを適切に重畳して得られるもので、同図においては中央でピーク振幅が2のsincパルスと左右に1対のピーク振幅が1のsincパルスの重畳である。また、このパルスの実現も再生ヘッド出力波形に対して等化器を用いて可能であり特別な手段を要するものではない。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a reproduction pulse after passing through an equalizer in the partial response system according to the third embodiment of the present invention. Here, as a partial response of perpendicular recording, an integral type PR (121) channel having a response of (1, 2, 1) to input 1 is shown, but the same applies to PR channels of other classes such as PR (1331). The effect of is obtained. This waveform is obtained by appropriately superimposing a sinc function or a pulse according to the sinc function as usual. In the figure, a sinc pulse having a peak amplitude of 2 at the center and a sinc pulse having a pair of peak amplitudes of 1 on the left and right are superimposed. It is. Also, this pulse can be realized by using an equalizer for the output waveform of the reproducing head, and no special means is required.

図8は本発明の第3実施例に係るデータストレージ装置のパーシャルレスポンス・最優復号(PRML)方式による復号に関する状態推移についての動作の一例を説明するための図である。複数トラックの一括同時再生に対して、以下に説明するようにパーシャルレスポンス・最尤復号方式を適用可能である。
パーシャルレスポンス(121)チャネルの応答での2トラック並列再生の再生ヘッド出力信号の一例をトラック1とトラック2からの応答に分けて説明する図である。チャネルは入力1に対して121の3ビット応答であるから、2ビット受信した状態で次のビットによって再生応答が決定される。
同図の左端の白丸の0,1,2,1,0の一連の信号はトラック1の+1の磁化ビットに対するパーシャルレスポンス(121)の応答であり、引き続く白三角印は磁化はトラック2の−1の磁化へのパーシャルレスポンス(121)応答なので、0,−1,−2,−1,0である。この+1−1と2ビット通過した状態で、白矢印で示す読出し点では、+1−2=−1の応答になっている。ここで、トラック1から白四角で示すような+1の磁化への応答として0,1,2,1,0が生じると、読出し点で観測される再生ヘッドの信号は−1+1=0である。このようにして、+1−1の状態で0の信号が再生ヘッドから生じた場合は次の磁化ビットは+1であることが分かる。
一方、別の組合せとしてトラック1とトラック2に記録磁化ビットが−1が2回連続して現れたとすると、次のトラック1での記録磁化ビットが+1であれば、−1+−2+1=−2の加算信号が再生ヘッド出力として観測され、−1−1の状態でのトラック1のビット磁化が−1であれば−4の信号になる。これをすべての場合について求めることで、図9の2トラック一括再生におけるパーシャルレスポンス(121)チャネルの状態推移図を得ることができる。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the operation regarding the state transition related to the decoding by the partial response / maximum decoding (PRML) method of the data storage apparatus according to the third embodiment of the present invention. The partial response / maximum likelihood decoding method can be applied to simultaneous reproduction of a plurality of tracks as described below.
It is a figure explaining an example of the reproducing head output signal of the two-track parallel reproduction by the response of a partial response (121) channel divided into the response from track 1 and track 2. Since the channel is a 3-bit response of 121 to input 1, the playback response is determined by the next bit in a state where 2 bits are received.
A series of signals of white circles 0, 1, 2, 1, 0 at the left end of the figure is a response of the partial response (121) to the +1 magnetization bit of track 1, and the following white triangle mark indicates the magnetization of track 2 − Since it is a partial response (121) response to the magnetization of 1, it is 0, -1, -2, -1, 0. In the state of passing through + 1-1 and 2 bits, at the read point indicated by the white arrow, the response is + 1-2 = -1. Here, when 0, 1, 2, 1, 0 occurs as a response from the track 1 to the +1 magnetization as indicated by a white square, the signal of the reproducing head observed at the read point is -1 + 1 = 0. In this way, when a 0 signal is generated from the reproducing head in the state of + 1-1, it can be seen that the next magnetization bit is +1.
On the other hand, if the recording magnetization bit −1 appears twice in succession in track 1 and track 2 as another combination, if the recording magnetization bit in the next track 1 is +1, −1 + −2 + 1 = −2 Is observed as the reproducing head output. If the bit magnetization of the track 1 in the state of -1-1 is -1, the signal becomes -4. By obtaining this in all cases, it is possible to obtain the state transition diagram of the partial response (121) channel in the two-track batch reproduction of FIG.

このようにしておけば、あるビットの再生が終わった時点での状態で、次に受け取った再生波形の信号レベルから次の状態推移を推定することが可能である。この状態推移は、図9に示すように、復号データと対応付けられているので、組合せをたどることで復号することができる。   By doing so, it is possible to estimate the next state transition from the signal level of the next received reproduction waveform in the state at the time when the reproduction of a certain bit is completed. Since this state transition is associated with the decoded data as shown in FIG. 9, it can be decoded by following the combination.

図10はパーシャルレスポンス(121)チャネルの状態推移を2トラック並列記録に適用した場合のトレリス線図である。同図は横軸を時刻にして状態推移図を書き直したもので、2ビット分のある時刻までの状態とその時の再生ヘッドの信号に応じて、左から右へと同図の経路をたどることで磁化ビットの復号が可能になるものである。例えば、左の状態の上から2番目の「−1+1」は、先行する記録磁化の1ビット目の値が「−1」、次の後続するビット磁化の値が「+1」であったことを示す。この時に再生ヘッドの出力が+2であれば、引き続いて「+1」磁化ビットが記録されていて、それを復号した状態では+1+1の状態に推移して、右の状態の一番下に移動することになる。すなわち、−1と+1のビット磁化が継続したのちに+2の再生ヘッド出力であれば次の磁化ビットは+1であり、従って次は+1を2回連続して状態に推移する。   FIG. 10 is a trellis diagram when the state transition of the partial response (121) channel is applied to 2-track parallel recording. This figure is a rewrite of the state transition diagram with the horizontal axis as the time. Follow the path from left to right according to the state up to a certain time of 2 bits and the signal from the playback head at that time. Thus, the magnetization bit can be decoded. For example, the second “−1 + 1” from the top of the left state indicates that the value of the first bit of the preceding recording magnetization is “−1” and the value of the next succeeding bit magnetization is “+1”. Show. At this time, if the output of the reproducing head is +2, the “+1” magnetization bit is recorded continuously, and in the decoded state, the state changes to + 1 + 1 and moves to the bottom of the right state. become. That is, after the bit magnetization of −1 and +1 continues, if the read head output is +2, the next magnetization bit is +1, and next, +1 changes to the state twice in succession.

実際には、再生ヘッドの出力はぴったりの+2ではなくいくらかのノイズによる誤差がある。トレリス線図においてこの誤差と本来の信号(この場合は+2)の差を用いてどの程度の確かさ(尤度)でこのトレリス線図での状態推移が起こっているのかを定量化できる。複数トラック一括再生に対する最尤復号においてもこの従来の最尤復号と同じ演算によって最も確からしい復号系列を得ることができるので、このトレリス線図を用いて尤度を計算してビタビ復号を行うことで出力系列が得られる。   In practice, the output of the playhead is not exactly +2, but has some noise errors. Using the difference between this error and the original signal (in this case +2) in the trellis diagram, it is possible to quantify the degree of certainty (likelihood) that the state transition in the trellis diagram has occurred. In the maximum likelihood decoding for multi-track batch reproduction, the most probable decoding sequence can be obtained by the same operation as the conventional maximum likelihood decoding. Therefore, the likelihood is calculated using this trellis diagram and Viterbi decoding is performed. The output sequence is obtained.

図11は連続ビットの再生時の信号に対して、上記方式に基づいて2トラックの磁化信号を単一の広トラック再生ヘッドで一括再生して、パーシャルレスポンス・最尤復号方式で復号した一例を示す図である。同図において、縦軸にヘッドにより検出された加算信号の電圧を示し、横軸にビットごとの時刻を示す。ここでは10ビットのー4、−4、−2,2,2、・・・という10ビットの系列を示しているが、更に長いデータ系列においてノイズが混入した状態であっても正しく復号可能である。   FIG. 11 shows an example in which a 2-bit magnetized signal is collectively reproduced by a single wide track reproducing head based on the above method and decoded by a partial response / maximum likelihood decoding method with respect to a signal during continuous bit reproduction. FIG. In the figure, the vertical axis indicates the voltage of the addition signal detected by the head, and the horizontal axis indicates the time for each bit. Here, a 10-bit sequence of −4, −4, −2, 2, 2,... Is shown, but it can be correctly decoded even if noise is mixed in a longer data sequence. is there.

このように、第3実施例のパーシャルレスポンス・最尤復号では、幅広のヘッドにより複数のトラックを読み出して得られた信号にノイズが含まれてSN比が低下した場合でも、エラーレートの劣化なくデータを復号することができる。   Thus, in the partial response / maximum likelihood decoding of the third embodiment, even when a signal obtained by reading a plurality of tracks with a wide head includes noise and the SN ratio is reduced, the error rate is not deteriorated. Data can be decrypted.

なお、ここではパーシャルレスポンス(121)チャネルで例示しているが、これに限らず最適なパーシャルレスポンスチャネルを用いることが可能である。   Although the partial response (121) channel is illustrated here, the present invention is not limited to this, and an optimal partial response channel can be used.

この2トラック同時再生においては、ビットセル磁化が半ビット長ずらして配置することで記録磁化のビット長を大きくしても等価的に速いデータ転送レートを得ることができる。このことは、記録再生ヘッドや磁気ディスクの記録再生分解能が従来と同様のままでも一括再生するトラック数に比例する高速データ転送再生が可能になったことに相当する。一方、記録過程では記録ヘッドと磁気ディスクの高い記録分解能が要求され、再生時の再生ヘッドの分解能や浮上量にも著しく厳しい仕様が求められている最近の磁気ディスク装置の線密度制約を緩和できる利点である。
なお、トラックを2本使って2倍のデータ速度であるから面記録密度自体は変わらない。
In the two-track simultaneous reproduction, the bit cell magnetization is shifted by a half bit length, so that an equivalently high data transfer rate can be obtained even if the bit length of the recording magnetization is increased. This corresponds to the fact that high-speed data transfer / reproduction that is proportional to the number of tracks to be reproduced at once is possible even when the recording / reproducing resolution of the recording / reproducing head or the magnetic disk is the same as the conventional one. On the other hand, the recording process requires high recording resolution of the recording head and the magnetic disk, and the linear density restrictions of recent magnetic disk devices that require extremely strict specifications for the resolution and flying height of the reproducing head during reproduction can be relaxed. Is an advantage.
Since the data speed is doubled using two tracks, the surface recording density itself does not change.

以上、説明したように、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置10は、複数のトラックそれぞれにデータを記録する記録媒体2と、記録媒体2の隣接する2つまたはそれ以上のトラックの幅の和と等しいかそれよりも大きい幅の再生ヘッド1と、記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの磁化データを再生ヘッド1により同時に一括して読み出して得られたヘッド再生信号を処理するデータ処理部(再生用データ処理部23)と、を有する。
記録媒体2は、隣接するトラックの1ビット分の記録磁化ビットがそれぞれヘッド移動方向に沿って最短磁化転移間隔に等しい1ビット分の記録磁化長よりも小さい長さだけ位相をずらして配置された構造を有する。
データ処理部は、記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録領域のデータを再生ヘッド1により同時に読み出して得られた加算信号に対して、記録磁化ビットのデータを適切な手段によって記録磁化ビットのデータを復号する処理を行う処理部を有する。
このため、単一の再生ヘッド1で2つまたはそれ以上の複数のトラックに記録されているデータを同時に読み出して高速なデータ転送速度とし、且つ、データを高精度に復号することができるデータストレージ装置10を提供することができる。
また、データストレージ装置10は、例えば、ディスクなどの記録媒体と再生ヘッドの相対速度を従来よりも上げることなく、高速なデータ転送速度を実現することができる。
As described above, the data storage device 10 according to the embodiment of the present invention has a recording medium 2 that records data on each of a plurality of tracks and the width of two or more adjacent tracks on the recording medium 2. Data processing for processing a head reproduction signal obtained by simultaneously reading the reproduction data 1 of the reproduction head 1 having a width equal to or larger than the sum and the recording data of two or more tracks of the recording medium simultaneously by the reproduction head 1 (Reproduction data processing unit 23).
The recording medium 2 is arranged with the phase shifted by a length smaller than the recording magnetization length of 1 bit, which is equal to the shortest magnetization transition interval, along the moving direction of the recording magnetization bit of 1 bit of the adjacent track. It has a structure.
The data processing unit uses the appropriate means to record the recording magnetization bit data with respect to the addition signal obtained by simultaneously reading the data in the recording areas of two or more tracks of the recording medium by the reproducing head 1. A processing unit that performs a process of decoding the data.
Therefore, a data storage capable of simultaneously reading out data recorded on two or more tracks by a single reproducing head 1 to obtain a high data transfer rate and decoding the data with high accuracy. An apparatus 10 can be provided.
In addition, the data storage device 10 can realize a high data transfer speed without increasing the relative speed between a recording medium such as a disk and a reproducing head, for example.

つまり、本発明により、従来の応用例と同一のヘッドディスク系を用いても等価的に高いデータ転送速度と線密度を実現でき、従ってヘッドディスクの相対速度を一定にしながら高速のデータ転送を実現できるものである。   In other words, according to the present invention, even if the same head disk system as the conventional application example is used, an equivalently high data transfer speed and linear density can be realized, and thus high speed data transfer can be realized while keeping the relative speed of the head disk constant It can be done.

また、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置のデータ処理部(再生用データ処理部23)は、再生ヘッド1が記録媒体2に対して再生ヘッド移動方向に少なくとも1ビット分の記録磁化ビットの長さだけ移動する間に少なくとも2回のデータサンプリングを行うことで、再生ヘッド1で得られた連続する加算信号に基づいて先行する加算信号を復号することで得られる情報を、サンプリング時刻に引き続いて生じる再生ヘッド信号の復号に利用することで、記録磁化ビットに記録されたデータを再帰的に復号する処理部を有する。
このため、簡単な構成により、これまで実現できなかった単一の幅広トラック再生ヘッド1により、複数のトラックを同時に読み出して得られた加算信号に基づいて、各トラックに記録されたデータを再帰的に復号することができるデータストレージ装置を提供することができる。
Further, the data processing unit (reproduction data processing unit 23) of the data storage device according to the embodiment of the present invention has at least one recording magnetization bit of the reproducing head 1 in the reproducing head moving direction with respect to the recording medium 2. By performing data sampling at least twice while moving by the length, the information obtained by decoding the preceding addition signal based on the continuous addition signal obtained by the reproducing head 1 continues to the sampling time. And a processing unit that recursively decodes the data recorded in the recording magnetization bit by using the generated reproducing head signal.
For this reason, the data recorded on each track is recursively based on the addition signal obtained by simultaneously reading out a plurality of tracks by the single wide track reproducing head 1 which has not been realized so far with a simple configuration. It is possible to provide a data storage device that can be decrypted.

また、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置のデータ処理部(再生用データ処理部23)は、あらかじめプリコーダによって記録データに演算を施すことによって、クロック点で再生ヘッド1により得られた加算信号に対して復号データに変換する変換テーブルに基づいてビットごとにデータを復号することが可能な処理部を有する。
詳細には、記録媒体に記録する二値データを、事前符号器(プリコーダ)により予め規定された変換テーブルに基づいて複数のトラックに分配して、ヘッドにより各トラックの記録領域に書き込んでおく。そして、再生用データ処理部23は、ヘッド1により得られた加算信号と、特定情報として、加算信号をデータに変換する変換テーブルとに基づいてデータを復号する処理を行うことで、簡単にデータを復号することができる。この場合、誤り伝搬を生じさせることなく、データを復号することができる。
In addition, the data processing unit (reproduction data processing unit 23) of the data storage device according to the embodiment of the present invention performs an operation on the recording data by the precoder in advance, so that the addition signal obtained by the reproduction head 1 at the clock point. On the other hand, it has a processing unit capable of decoding data for each bit based on a conversion table for converting into decoded data.
More specifically, binary data to be recorded on the recording medium is distributed to a plurality of tracks based on a conversion table defined in advance by a pre-encoder (precoder), and written to the recording area of each track by the head. Then, the reproduction data processing unit 23 performs a process of decoding the data based on the addition signal obtained by the head 1 and the conversion table for converting the addition signal into data as the specific information, so that the data can be easily obtained. Can be decrypted. In this case, data can be decoded without causing error propagation.

また、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置は、記録媒体に複数の記録トラックに記録磁化ビットを互いにビット中央が他トラック磁化ビットの磁化転移点になるように配置して記録し、再生時にはそれぞれのトラックの磁化ビットの中央でサンプリングして磁化情報を読み出す手段を有し、データ処理部(再生用データ処理部23)は、複数のトラックの記録領域に対する再生ヘッド1による再生応答である加算信号がパーシャルレスポンスチャネルとなるように等化する等化器と、等化器による信号に基づいて、最尤復号法により適切にデータを復号する処理を行う処理部と、を有する。
このため、パーシャルレスポンス・最尤復号法(PRML)により、データを同時読出しするトラック数に比例したデータ転送レートで高速に復号することができるデータストレージ装置を提供することができる。
Further, the data storage device according to the embodiment of the present invention records and records the recording magnetization bits on a plurality of recording tracks on the recording medium so that the center of each bit is the magnetization transition point of the other track magnetization bits. A means for reading out the magnetization information by sampling at the center of the magnetization bit of each track is provided, and the data processing unit (reproduction data processing unit 23) adds the reproduction response by the reproduction head 1 to the recording areas of a plurality of tracks. An equalizer that equalizes the signal so as to be a partial response channel, and a processing unit that performs a process of appropriately decoding data by a maximum likelihood decoding method based on the signal from the equalizer.
Therefore, it is possible to provide a data storage device that can perform high-speed decoding at a data transfer rate proportional to the number of tracks from which data is simultaneously read by partial response / maximum likelihood decoding (PRML).

また、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置のデータ記録方法は、データストレージ装置10の記録媒体に記録する二値データを、予め規定された特定情報に基づいて複数のトラックに配分して、再生ヘッド1により各トラックの記録領域に書き込む処理を行う。このため、簡単な処理により、複数のトラックを単一の再生ヘッドにより同時に読み込むデータストレージ装置に、所定のデータを記録することができる。   Further, the data recording method of the data storage device according to the embodiment of the present invention distributes binary data to be recorded on the recording medium of the data storage device 10 to a plurality of tracks based on predetermined specific information, The reproducing head 1 performs processing for writing in the recording area of each track. Therefore, it is possible to record predetermined data in a data storage device that reads a plurality of tracks simultaneously by a single reproducing head by a simple process.

また、上記データの記録された記録媒体を提供することができる。   In addition, a recording medium on which the data is recorded can be provided.

また、本発明の実施形態に係るデータストレージ装置のデータ再生方法は、データ処理部により、データストレージ装置の記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックのデータを再生ヘッド1により同時に読み出して得られた再生信号と、記録領域のデータを特定する手段に基づいて、記録領域のデータを復号する処理を行う。このため、簡単なステップにより、データを復号することができるデータストレージ装置のデータ再生方法を提供することができる。   In addition, the data reproducing method of the data storage device according to the embodiment of the present invention is obtained by simultaneously reading the data of two or more tracks of the recording medium of the data storage device by the reproducing head 1 by the data processing unit. Based on the reproduction signal and the means for specifying the data in the recording area, a process for decoding the data in the recording area is performed. Therefore, it is possible to provide a data reproduction method for a data storage device that can decrypt data by simple steps.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Is included in the present invention.
Further, the embodiments described in the above drawings can be combined with each other as long as there is no particular contradiction or problem in the purpose and configuration.
Moreover, the description content of each figure can become independent embodiment, respectively, and embodiment of this invention is not limited to one embodiment which combined each figure.

尚、上記実施形態では、記録媒体として、データを磁気ディスクに記録し、その磁気ディスクからデータを読み出したが、この形態に限られるものではない。複数の相隣接する記録トラックを有してそれらを一括再生した際にトラック間の加算性が成り立つ再生信号が得られる場合には本特許は有効である。
例えば、データを磁気テープに記録し、その磁気テープからデータを読み出してもよい。
In the above embodiment, data is recorded on a magnetic disk as a recording medium, and data is read from the magnetic disk. However, the present invention is not limited to this form. This patent is effective when there are a plurality of recording tracks adjacent to each other and when a reproduction signal in which an addability between the tracks is obtained when they are reproduced collectively.
For example, data may be recorded on a magnetic tape and data may be read from the magnetic tape.

1…ヘッド(再生ヘッド、記録ヘッド)、
1r…再生ヘッド、
1w…記録ヘッド、
2…記録媒体、
3…記録磁化ビット、
10…データストレージ装置、
11…記録用データ処理部(データ処理部)
12…バッファメモリ(記憶部)、
13…エンコーダ・エラー訂正符号付加部
14…ヘッドセレクタ回路、
18…スピンドルモータ、
19…駆動回路、
20…コントロール回路(制御部)、
21…再生信号増幅回路、
22…等価器、
23…再生用データ処理部(データ処理部)、
25…デコーダ・エラー訂正部。
1 ... Head (playback head, recording head),
1r: reproducing head,
1w: Recording head,
2 ... Recording medium,
3. Recording magnetization bit,
10: Data storage device,
11: Recording data processing unit (data processing unit)
12: Buffer memory (storage unit),
13 ... Encoder error correction code adding unit 14 ... Head selector circuit,
18 ... Spindle motor,
19 ... Drive circuit,
20 ... control circuit (control unit),
21. Reproduction signal amplification circuit,
22: Equivalent device,
23 ... Data processing unit for reproduction (data processing unit),
25: Decoder error correction unit.

Claims (6)

データストレージ装置であって、
複数のトラックそれぞれにデータを記録する記録媒体と、
前記記録媒体の隣接する2つまたはそれ以上のトラックに亘って配置される再生ヘッドと、
前記記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの磁化データを前記再生ヘッドにより同時に一括して読み出して得られたヘッド再生信号を処理するデータ処理部と、を有し、
前記記録媒体は、隣接するトラックの1ビット分の記録磁化ビットがそれぞれヘッド移動方向に沿って最短磁化転移間隔に等しい1ビット分の記録磁化長よりも小さい長さだけ位相をずらして配置された構造を有し、
前記データ処理部は、前記記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録領域のデータを前記再生ヘッドにより同時に読み出して得られた加算信号に基づいて、前記記録磁化ビットのデータを復号する処理を行う処理部を有することを特徴とする
データストレージ装置。
A data storage device,
A recording medium for recording data on each of a plurality of tracks;
A read head disposed over two or more adjacent tracks of the recording medium;
A data processing unit for processing a head reproduction signal obtained by simultaneously reading the magnetization data of two or more tracks of the recording medium simultaneously by the reproduction head;
The recording medium is arranged with the phase shifted by a length smaller than the recording magnetization length of 1 bit, which is equal to the shortest magnetization transition interval, along the moving direction of the recording magnetization bit of 1 bit of the adjacent track. Has a structure,
The data processing unit performs a process of decoding the data of the recording magnetization bit based on an addition signal obtained by simultaneously reading data of recording areas of two or more tracks of the recording medium by the reproducing head. A data storage device comprising a processing unit.
前記データ処理部は、前記再生ヘッドが前記記録媒体に対してヘッド移動方向に少なくとも1ビット分の記録磁化ビット長だけ移動する間に、前記再生ヘッドで得られた2回のヘッド再生信号に基づいて先行するヘッド再生信号を復号して得られた情報を利用して後続する信号の復号を再帰的に行う処理部を有することを特徴とする請求項1に記載のデータストレージ装置。   The data processing unit is based on two head reproduction signals obtained by the reproducing head while the reproducing head moves by at least one recording magnetization bit length in the head moving direction with respect to the recording medium. 2. The data storage apparatus according to claim 1, further comprising a processing unit that recursively decodes a subsequent signal using information obtained by decoding a preceding head reproduction signal. 前記データ処理部は、前記再生ヘッドにより得られたヘッド再生信号と、ヘッド再生信号を復号データに変換する変換テーブルに基づいて、データを復号する処理を行う処理部を有することを特徴とする請求項1に記載のデータストレージ装置。   The data processing unit includes a processing unit that performs a process of decoding data based on a head reproduction signal obtained by the reproducing head and a conversion table for converting the head reproduction signal into decoded data. Item 4. The data storage device according to Item 1. 前記記録媒体に複数の記録トラックに記録磁化ビットを互いにビット中央が他トラック磁化ビットの磁化転移点になるように配置して記録し、再生時にはそれぞれのトラックの磁化ビットの中央でサンプリングして磁化情報を読み出す手段を有し、前記データ処理部は、前記複数のトラックに記録磁化ビットに対する前記再生ヘッドによる再生応答をパーシャルレスポンスチャネルとなるように適切に等化する等化器と、前記等化器による信号に基づいて、最尤復号法によりデータを復号する処理部と、を有することを特徴とする請求項1に記載のデータストレージ装置。   Recording magnetization bits are recorded on the recording medium on a plurality of recording tracks so that the center of each bit is located at the magnetization transition point of the other track magnetization bit, and during reproduction, sampling is performed at the center of the magnetization bit of each track. Means for reading information, and the data processing unit appropriately equalizes the reproduction response by the reproduction head for the recording magnetization bits to the plurality of tracks so as to become a partial response channel, and the equalization The data storage device according to claim 1, further comprising: a processing unit that decodes data based on a maximum likelihood decoding method based on a signal from the device. 請求項1に記載のデータストレージ装置のデータ記録方法であって、
前記データストレージ装置の記録媒体に記録する二値データを、予め規定された方法に基づいて複数のトラックに配分し、記録ヘッドにより各トラックに書き込むことを特徴とする
データストレージ装置のデータ記録方法。
A data storage method for a data storage device according to claim 1,
A data recording method for a data storage device, characterized in that binary data to be recorded on a recording medium of the data storage device is distributed to a plurality of tracks on the basis of a predetermined method and written to each track by a recording head.
請求項1に記載のデータストレージ装置のデータ再生方法であって、
前記データ処理部により、前記データストレージ装置の記録媒体の2つまたはそれ以上のトラックの記録領域のデータを再生ヘッドにより同時に読み出して得られた加算信号に基づいて、前記記録領域のデータを復号する処理を行うことを特徴とする
データストレージ装置のデータ再生方法。
A data storage method for a data storage device according to claim 1,
The data processing unit decodes the data in the recording area based on the addition signal obtained by simultaneously reading out the data in the recording area of two or more tracks of the recording medium of the data storage device by the reproducing head. A data reproduction method for a data storage device, characterized by performing processing.
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CN108630232A (en) * 2017-03-21 2018-10-09 株式会社东芝 Disk set, its control method and controller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016091586A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 株式会社東芝 Magnetic recording and reproducing apparatus and magnetic recording and reproducing method
CN108630232A (en) * 2017-03-21 2018-10-09 株式会社东芝 Disk set, its control method and controller
CN108630232B (en) * 2017-03-21 2019-12-06 株式会社东芝 magnetic disk device, control method thereof, and controller

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